一种焦化废水生化处理系统以及工艺的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种焦化废水生化处理系统以及工艺。


背景技术：

2.焦化废水是煤在高温干馏、煤气净化及副产品回收和精制过程中产生的一类高浓度难降解废水，其中以蒸氨过程中产生的剩余氨水为主要来源。焦化废水的组成较为复杂，易降解有机物主要有酚类化合物和苯类化合物，可降解有机物有吡咯、萘、呋喃类，难降解有机物主要有吡啶、咔唑、联苯等，无机化合物主要有氨、硫氰化物、硫化物和氰化物等，焦化废水毒性大且可生化性较差，是一种典型的难处理工业废水。
3.目前焦化废水经蒸氨及除油预处理后，直接进入生化系统，生化作为一种低能耗的处理工艺，使绝大多数污染物得以去除和降解，并且预计在未来很长时间内生化仍将作为主流工艺得以应用和发展。
4.目前焦化企业普遍应用的生化工艺为ao、a2o和oao工艺，存在较多的瓶颈,下面对这些问题进行以下汇总：1）抗冲击能力较差，当水质波动时最先受到冲击，造成预曝池污泥活性的降低和流失；2）大部分焦化废水处理工艺都包含缺氧，但是成功案例很少，甚至水解效果都不好，缺氧池基本是闲置状态；3）生化主体工艺均为ao前置反硝化，依靠硝化液回流的单级脱氮，对废水中难降解有机物及含氮杂环类去除效果不彻底，且抗冲击性较差，尤其好氧池硝化菌常受水质冲击影响，进而影响到出水cod。


技术实现要素：

5.为解决上述技术中存在的问题，本发明提供一种焦化废水生化处理系统，包括顺次连接的预曝气系统、水解池、缺氧池、好氧池和二沉池；所述预曝气系统包括曝气池、接触池和一沉池；所述曝气池通过管路与接触池连通，所述接触池通过管路与所述一沉池连通，所述一沉池通过第一回流管路与所述曝气池连通，所述一沉池通过管路与所述水解池连通；所述好氧池设置与所述缺氧池连接的第二回流管路；所述水解池包括池体，所述池体内设置多个间隔板，多个所述间隔板沿所述池体长度方向间隔排列，所述间隔板顶部与所述池体顶部具有间隙，多个所述间隔板将所述池体内部分割为多个反应室；每个所述反应室顶面设置向下延伸的翻水板，所述翻水板底部与所述反应室底面具有间隙；位于两端的所述反应室上部分别设置第一管路以及第二管路；每个所述反应室下部设置污泥层，所述污泥层上方设置填料层；所述水解池内部水流能够反转。
6.其中，所述一沉池还与压滤机连接，所述压滤机出水进入所述缺氧池。
7.其中，所述填料层为内部设置有零价微电解铁炭填料的聚丙烯生化球。
8.其中，所述聚丙烯生化球与所述零价微电解铁炭填料的体积比为3-5:1。
9.其中，填料用量为水解池污水体积的10-15%。
10.本发明还提供利用上述系统的焦化废水生化处理工艺，包括如下步骤：s1在接触池内将蒸氨废水与经过曝气池处理的泥水混合；
s2将s1中的混合液输送至一沉池内，一沉池下部泥水回流至曝气池，上部液体输送至水解池进行水解；水解处理过程包括两个相互交替的第一循环以及第二循环；所述第一循环中第一管路为进水管，第二管路为出水管；所述第二循环中第二管路为进水管，第一管路为出水管；当处于水流末端的反应室污泥含量高于水流首端反应室污泥含量50%时进行循环的切换；s3将经过水解的泥水混合液以及好氧池的回流泥水混合液输送至缺氧池内进行缺氧处理；s4将缺氧池处理后的泥水混合液输送至好氧池进行好氧处理；s5好氧池内经过处理的泥水混合液除去回流部分输送至二沉池处理后排出。
11.其中，步骤s1中接触池内污泥平均浓度3-4g/l，接触时间30-90min，单位体积搅拌机功率2-8w/m3，do《0.2mg/l，蒸氨废水与经过曝气的泥水比例为1:0.5-1；步骤s2中初沉池表面负荷1.0-1.2m3/(m2·
h)；曝气池污泥浓度6-12g/l，容积负荷＞4.0kgcod/m3·
d，do 2.0-4.0mg/l，单位体积搅拌功率2-8w/m3；水解池污泥浓度4-6g/l，内单位体积搅拌机功率2-8w/m3，氧化还原电位-200mv-100mv，水力停留时间12-18h，do《0.2mg/l；步骤s3中缺氧池污泥浓度3-3.5g/l，单位体积搅拌机功率2-8w/m3，do《0.2mg/l，反硝化负荷0.1kg/kgmlss
·
d，好氧池回流泥水量3-5q；步骤s4中好氧池do 2-4mg/l，容积负荷控制在1-1.2kgcod/（m3
·
d），污泥浓度3-3.5g/l；步骤s5中二沉池表面负荷0.8-1m3/(m2·
h)。
12.本发明的有益效果为：1. 经预曝池曝气的泥水进入接触池，通过稀释作用以及污泥的吸附降解作用，能够起到降低毒性、污泥吸附以及有机物部分降解的作用，成功启动了水解池的水解工艺，加快了含氮杂环类和多环芳烃类等难降解有机物的去除、提高废水可生化性并优化原水碳源，使整体生化出水更稳定、效果更好。
13.2. 特殊设计的水解池、运行流程配合水解池内的填料能够达到良好的生化处理效果。
14.3. 预曝系统的设置使得在进水水质波动大的情况下能够保持出水数据稳定，抗冲击效果好；4. 曝气池通过高浓度污泥配合高曝气量，能够将一沉池回流泥水进一步降解，使得曝气池输入接触池内的泥水为低毒、低负荷泥水。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.图1是本发明的工艺流程方块图；图2是本发明水解池的结构示意图；
图3是本发明实施例五抗冲击实验结果。
17.附图标记说明1、预曝气系统，11、接触池，12、一沉池，13、曝气池，2、水解池，21、池体，22、反应室，23、第一管路，24、第二管路，25、间隔板，26、翻水板，27、填料层，28、污泥层，29、污泥挡板3、缺氧池，4、好氧池，5、压滤设备，6、二沉池，7、阀门。
具体实施方式
18.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
19.如图1所示，为本发明提供的焦化废水生化处理系统，包括顺次连接的预曝气系统1、水解池2、缺氧池3、好氧池4和二沉池6；预曝气系统1包括曝气池13、接触池11和一沉池12；曝气池13通过管路与接触池11连通，接触池11通过管路与一沉池12连通，一沉池12通过第一回流管路与曝气池13连通，一沉池12通过管路与水解池2连通；接触池11具有两个进口以及一个出口，两个进口分别输入曝气池13曝气后的泥水以及来自废水槽的蒸氨废水，经过短暂混合处理后输入一沉池12；一沉池12上部出水经过管路进入水解池2，一沉池12下部泥水通过第一回流管路回流至曝气池13，一沉池12多余污泥输送至压滤机5压滤后污泥进行回收，而压滤出的液体输送至缺氧池3内；好氧池4通过第二回流管路与缺氧池3连接。
20.如图2所示，本系统中水解池2包括一长方体池体21，池体21内设置多个间隔板25，多个间隔板25沿池体21长度方向间隔排列，间隔板25顶部与池体21顶部具有间隙，多个间隔板25将池体21内部沿其长度方向分割为多个反应室22，即间隔板为n,则反应室22的数量为n 1；每个反应室22顶面设置向下延伸的翻水板26，翻水板26底部与反应室22底面具有间隙；位于两端的反应室22上部分别设置第一管路23以及第二管路24，即反应室22总数为n 1个，第一管路23和第二管路24分别设置于第1个和第n 1个反应室23侧壁上部，并且第一管路23以及第二管路24的下方设置污泥挡板29；每个反应室22下部设置用于进行生化处理的污泥层28。
21.进一步地，污泥层28上方设置填料层27，填料层27设置于扁网箱内，填料可选为内部设置有零价微电解铁炭填料的聚丙烯生化球，聚丙烯生化球与零价微电解铁炭填料的体积比为3-5:1，铁炭填料为近球形或近扁球形，表面不规则，每一个生化球内仅包含一个铁炭填料块，翻水板26底端穿过网箱的顶面并延伸至网箱的底面，每个反应室22内的污泥层28内均设置搅拌装置（未标出）；在本领域中，由于缺氧池、好氧池以及水解池均为污泥生化处理池，因此在本领域中涉及生化反应的池体中均含有污泥。
22.本发明还提供一种利用上述焦化废水生化处理系统处理蒸氨废水的方法，包括如下步骤：s1先对焦化废水进行蒸氨和除油处理后，在接触池11内将经过处理的蒸氨废水与经过曝气池13处理的泥水混合搅拌，进行颗粒和油类物质的吸附以及降解，蒸氨废水水量为q，进入接触池11与蒸氨废水混合的曝气泥水水量为0.5-1q，接触池11内污泥平均浓度在3-4g/l左右，接触时间在30-90min，ph8.5（与来水一致），接触池11内持续搅拌，单位体积搅拌机功率2-8w/m3，do控制在0.2mg/l以内运行；s2将泥水混合液输送至一沉池12内，使得吸附油污以及颗粒的污泥沉淀，一沉池12下部泥水（0.5-1q）回流至曝气池13进行曝气，曝气过程中对吸附的油污以及颗粒物进行降解，经过降解的底毒性、底有机负荷的泥水再次进入接触池11内，与新进的蒸氨废水混合达到预处理效果，一沉池12上部液体输送至水解池2进行水解；曝气池13内的污泥浓度在6-12g/l，容积负荷＞4.0kgcod/m3·
d，并于该池内使用旋流气泵曝气并且该旋流气泵具有搅拌功能，do则控制在2.0-4.0mg/l以内运行，单位体积搅拌功率2-8w/m3；初沉池表面负荷1.0-1.2 m3/(m2·
h)，除去回流泥水（0.5-1q），多余污泥以剩余污泥形式进入污泥浓缩池或压滤设备5。
23.水解池2的作用是对焦化废水中多环芳烃和杂环化合物进行缺氧水解，其结构如前文以及图2所示，一沉池12上部的液体通过管路输送至水解池2内，之后水解池12内的污水沿第一方向进行推流式运动，即第一管路23为进水管，第二管路24为出水管，第二管路24将水解池2内经过水解的泥水混合液输送至缺氧池3，由于水解池2的设置，水流会依次经过每个反应室22对应的填料层27以及污泥层28，配合污泥层28内设置的搅拌装置达到高效的降解效果。
24.由于设置多个反应室22，因此在运行过程中，水流前端的反应室22内的污泥层22的污泥量会逐步减少，水流中后段的反应室22内的污泥层22的污泥量会逐渐增加，在运行一段时间后改变水流流向，使得第二管路24为进水管，第一管路23为出水管，使用周期性翻转水流流向则能够达到水解池2内部保持污泥浓度均衡的效果；上述第一管路23以及第二管路24的进出水切换以及与一沉池12、缺氧池3的连通关系仅需要简单的设置管路路径以及对应阀门即可实现，可按现场施工需求自行设计，不再进行限制，其中一种可实施的方式如图2所示，开关对应阀门7即可。
25.在设置填料层27的情况下，周期性的水流反转能够有效的清除填料培菌面上的老化菌落以及钩挂的污泥杂质等，使新生菌群具有更多的生长面，并且更好的与污水接触；水解池2内单位体积搅拌机功率2-8w/m3，氧化还原电位（orp）-200mv至100mv；水力停留时间12-18h，，水解池2设置单独的污泥系统使得整体污泥浓度维持在4-6g/l, do小于0.2mg/l，填料用量为水解池2污水体积的10-15%，按聚丙烯球体积算。
26.s3将经过水解的泥水混合液输送至缺氧池3内进行缺氧处理，污泥浓度控制在3-3.5g/l，缺氧池3内设置搅拌装置，单位体积搅拌机功率2-8w/m3，do控制在0.2mg/l以内，反硝化负荷0.1kg/kgmlss
·
d，好氧池4回流泥水量3-5q。
27.缺氧池3利用原水碳源以及水解反应产生的挥发性脂肪酸等优质碳源进行反硝化作用，以降低水中的硝酸盐等物质的含量；
s4将缺氧池3处理后的泥水混合液输送至好氧池4进行好氧处理；好氧池内容积负荷控制在1.0-1.2kgcod/（m3
·
d），池内设有可提升曝气装置，污泥浓度3-3.5g/l（与缺氧池一致），do在2.0-4.0mg/l之间运行，控制3-5q的泥水混合液回流至缺氧池3内。
28.s5好氧处理后泥水混合液（3-5q）部分回流至缺氧池内，另一部分泥水混合液输送至二沉池处理后排出，二沉池6表面负荷0.8-1m3/(m2·
h)。二沉池6内的污泥可选的回流至曝气池13、好氧池4、水解池2中以补充污泥量，能够为好氧池4和水解池2补充污泥，多余污泥送入曝气池13补充污泥。
29.实施例一本实施例水解池2采用三级结构，反应室22为三个，聚丙烯生化球与零价微电解铁炭填料的体积比为4:1，聚丙烯生化球直径8厘米，蒸氨废水水质数据：cod 3800mg/l，硫氰根 800mg/l，氨氮75mg/l，总氮300mg/l，ph8.5、b/c 0.25。
30.污水处理流程：1.将蒸氨废水和曝气池13内的曝气泥水输入接触池11中进行混合搅拌；蒸氨废水量：1q；曝气泥水量：0.5q；接触池：污泥浓度4g/l；搅拌时间90min；单位体积搅拌机功率8w/m3；do在0.2mg/l以内。
31.2.将泥水混合液输送至一沉池12内，进行沉淀，一沉池12下部泥水回流至曝气池13，上部液体输送至水解池2进行水解，除去回流泥水，其余污泥以剩余污泥形式进入压滤设备5；曝气池13：污泥浓度12g/l，容积负荷4.5kgcod/m3·
d，单位体积搅拌功率8w/m3，do 4mg/l；一沉池12：表面负荷1.2m3/(m2·
h)。
32.水解池2：平均污泥浓度（污泥量/水体）6g/l，单独污泥系统维持污泥浓度；水力停留时间18h；流量1q；do《0.2mg/l；氧化还原电位（orp）100mv；单位体积搅拌功率8w/m3；填料用量为水解池2污水体积的15%，按聚丙烯球体积算；循环方式为尾端反应室22的污泥浓度高于首端反应室22污泥浓度50%时切换水流方向。
33.3.将经过水解的泥水混合液以及好氧池4曝气的回流泥水混合液输送至缺氧池3内进行缺氧处理；缺氧池3：污泥浓度3.5g/l；单位体积搅拌机功率8w/m3；do控制在0.2mg/l以内；反硝化负荷0.1kg/kgmlss
·
d；好氧池回流泥水量：5q。
34.4.将缺氧池3处理后的泥水混合液输送至好氧池4进行好氧处理；好氧池：容积负荷1.2kgcod/(m3·
d)；do为4mg/l；5.好氧处理后除回流的泥水混合液外剩余泥水混合液输送至二沉池6，经处理后排出；二沉池6表面负荷1m3/(m2·
h)。
35.6.最终出水水质数据见表1。
36.实施例二本实施例水解池2采用三级结构，反应室22为三个，聚丙烯生化球与零价微电解铁炭填料的体积比为5:1，聚丙烯生化球直径8厘米，蒸氨废水水质数据：cod 3800mg/l，硫氰根 800mg/l，氨氮75mg/l，总氮300mg/l，ph 8.5、b/c 0.25。
37.污水处理流程：1.将蒸氨废水和曝气池13内的曝气泥水输入接触池11中进行混合搅拌；蒸氨废水量：1q；曝气泥水量：0.8q；接触池：污泥浓度4g/l；搅拌时间65min；单位体积搅拌机功率4w/m3；do在0.2mg/l以内。
38.2.将混合液输送至一沉池12内，进行沉淀，一沉池12下部泥水回流至曝气池13，上部液体输送至水解池2进行水解，除去回流泥水，其余污泥以剩余污泥形式进入压滤设备5；曝气池13：污泥浓度9g/l，容积负荷4.6kgcod/m3·
d，单位体积搅拌功率4w/m3，do 3mg/l；一沉池12：表面负荷1.1m3/(m2·
h)。
39.水解池2：平均污泥浓度（污泥量/水体）5g/l，单独污泥系统维持污泥浓度；水力停留时间15h；流量1q；do《0.2mg/l；氧化还原电位（orp）-100mv；单位体积搅拌功率6w/m3；填料用量为水解池2污水体积的10%，按聚丙烯球体积算；循环方式为尾端反应室22的污泥浓度高于首端反应室22污泥浓度50%时切换水流方向。
40.3.将经过水解的泥水混合液以及好氧池4曝气的回流泥水混合液输送至缺氧池3内进行缺氧处理；缺氧池3：污泥浓度3.5g/l；单位体积搅拌机功率6w/m3；do控制在0.2mg/l以内；反硝化负荷0.1kg/kgmlss
·
d；好氧池回流泥水量：4q。
41.4.将缺氧池3处理后的泥水混合液输送至好氧池4进行好氧处理；好氧池：容积负荷1.1kgcod/(m3·
d)；do为3mg/l；5.好氧处理后除回流的泥水混合液外剩余泥水混合液输送至二沉池6，经处理后排出；二沉池6表面负荷1m3/(m2·
h)。
42.6.最终出水水质数据见表1。
43.实施例三本实施例水解池2采用三级结构，反应室22为三个，聚丙烯生化球与零价微电解铁炭填料的体积比为3:1，聚丙烯生化球直径8厘米，蒸氨废水水质数据：cod 3800mg/l，硫氰根 800mg/l，氨氮75mg/l，总氮300mg/l，ph 8.5、b/c 0.25。
44.污水处理流程：1.将蒸氨废水和曝气池13内的曝气泥水输入接触池11中进行混合搅拌；蒸氨废水量：1q；曝气泥水量：1q；接触池：污泥浓度3g/l；搅拌时间30min；单位体积搅拌机功率2w/m3；do在0.2mg/l
以内。
45.2.将混合液输送至一沉池12内，进行沉淀，一沉池12下部泥水回流至曝气池13，上部液体输送至水解池2进行水解，除去回流泥水，其余污泥以剩余污泥形式进入压滤设备5；曝气池13：污泥浓度6g/l，容积负荷4.5kgcod/m3·
d，单位体积搅拌功率2w/m3，do 2mg/l；一沉池12：表面负荷1m3/(m2·
h)。
46.水解池2：平均污泥浓度（污泥量/水体）4g/l，单独污泥系统维持污泥浓度；水力停留时间12h；流量1q；do《0.2mg/l；氧化还原电位（orp）-200mv；单位体积搅拌功率2w/m3；填料用量为水解池2污水体积的15%，按聚丙烯球体积算；循环方式为尾端反应室22的污泥浓度高于首端反应室22污泥浓度50%时切换水流方向。
47.3.将经过水解的泥水混合液以及好氧池4曝气的回流泥水混合液输送至缺氧池3内进行缺氧处理；缺氧池3：污泥浓度3g/l；单位体积搅拌机功率2w/m3；do控制在0.2mg/l以内；反硝化负荷0.1kg/kgmlss
·
d；好氧池回流泥水量：3q。
48.4.将缺氧池3处理后的泥水混合液输送至好氧池4进行好氧处理；好氧池：容积负荷1kgcod/(m3·
d)；do为2mg/l；5.好氧处理后除回流的泥水混合液外剩余泥水混合液输送至二沉池6，经处理后排出；二沉池6表面负荷0.8m3/(m2·
h)。
49.6.最终出水水质数据见表1。
50.实施例四本实施例与实施例一的不同之处在于，使用同体积多孔陶瓷球代替铁炭填料。
51.对比例一本对比例与实施例一的不同之处在于，水解池2内不进行水流方向的切换，最终出水数据见表1。
52.对比例二本对比例与实施例一的不同之处在于，使用同体积多孔陶瓷球代替铁炭填料，并且水解池2内不进行水流方向的切换，最终出水数据见表1。
53.对比例三本对比例与实施例一的不同之处在于，使用曝气池以及一沉池作为预曝气系统，不再设置接触池，曝气池污泥浓度4g/l，do 4mg/l，最终出水数据见表1。
54.对比例四本实施例与实施例一的不同之处在于，聚丙烯生化球与零价微电解铁炭填料的体积比为2:1，最终出水数据见表1。
55.表1 各实施例以及对比例最终出水水质数据
注：由于多次测试，蒸氨废水水质无法完全与本表中的水质数据相同，蒸氨废水水质数据（除b/c）通过控制前端工艺使其在5%内波动，在此波动范围内认为与表内数据一致。
56.由表1数据可知：1.实施例一至三均具有良好的生化处理效果；2.通过实施例一和实施例四可知，当填料球内部为铁炭填料时，生化处理效果要明显优于常规的多孔陶瓷球；3.通过实施例一与对比例一可知，当不进行水流方向的切换时，生化处理效果明显下降，说明水流的翻转对于生化处理效率起到了关键作用；4.对比例三的数据则能够直观的看出不设置接触池时，整体生化处理效果出现了大幅的降低，即仅单一的通过曝气池进行预处理并不能启动水解池，导致后续ao系统的效率降低；5.通过对比例四能够看出，聚丙烯生化球与铁炭块的比例能够明显影响处理效果；6.通过比较对比例二、实施例四的数据以及对比例一、实施例一的数据可以看出，当使用铁炭块作为填料内芯时，翻转的水流能够明显起到增强生化处理效果的作用，而使用陶瓷球作为内芯时，影响则明显要小。
57.实施例五本发明体统的焦化废水生化处理系统还具有显著的抗冲击能力，如图3所示，在实施例一的条件下运行45天，并监控系统进水以及出水的cod能够看到即使进水cod出现明显波动，出水cod依然较为平稳。
58.显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。